Si obrim una bombona de gas butà, el gas surt de la bombona i es barreja amb l’aire. Per què cal un misto o una guspira elèctrica perquè s’iniciï la reacció de combustió?
Les molècules del gas han de tenir l’energia necessària perquè en xocar entre elles es trenquin els enllaços de les molècules d’oxigen i del gas butà.
Un misto o una guspira elèctrica subministren aquesta energia mínima, que s’anomena energia d’activació.
Utilitza la teoria de les col·lisions per explicar els fets següents: a) Com més concentrat és un àcid, més ràpidament reacciona amb
un metall, com el Zn, desprenent hidrogen.
b) La reacció anterior té lloc més ràpidament si el zinc es troba en forma de pols.
Com més concentrat és l’àcid, més molècules de l’àcid hi ha per unitat de volum. Com veurem a l’apartat 5, si l’àcid és fort, aquestes
molècules estan totalment ionitzades. Això suposa més possibilitats que les partícules de l’àcid (molècules o ions) xoquin amb el Zn. Si el zinc està en forma de pols, la superfície de contacte entre el metall i l’àcid és molt més gran, i, per tant, el nombre d’àtoms de zinc que xoquen amb les partícules de l’àcid també és més gran.
Sense que calgui usar un catalitzador ni incrementar la temperatura, pensa dues maneres diferents d’augmentar la velocitat de la reacció entre el carbonat de calci sòlid i l’àcid clorhídric (veure figura 7.11 del llibre).
Augmentar la concentració de l’àcid i polvoritzar el carbonat de calci.
Ajusta les reaccions químiques següents i després descriu-les amb una frase:
a) H2SO4 (aq)+ Al(OH)3 (aq)→ H2O (l)+ Al2(SO4)3 (aq)
b) C8H16 (l )+ O2 (g)→ CO2 (g)+ H2O (l )
c) NH3 (g)+ O2 (g)→ NO (g)+ H2O (g)
A la primera reacció:
Quina quantitat d’hidròxid d’alumini necessites perquè reaccioni tot l’àcid sulfúric contingut en 20 mL d’àcid d’1,96 g/mL de densitat i 85 % de riquesa?
a) 3 H2SO4 (aq)+ 2 Al(OH)3 (aq)→ 6 H2O (l)+ Al2(SO4)3 (aq)
3 mols d’àcid sulfúric dissolt reaccionen amb 2 mols d’hidròxid d’alumini, i donen 6 mols d’aigua líquida i 1 mol de sulfat d’alumini en solució.
4. 3. 2. 1.
b) C8H16 (l)+ 12 O2 (g)→ 8 CO2 (g)+ 8 H2O (l)
1 mol de C8H16 (l)reacciona amb 12 mols de gas oxigen i donen
8 mols de gas diòxid de carboni i 8 mols d’aigua en estat líquid. c) 2 NH3 (g)+ 5/2 O2 (g)→ 2NO (g)+ 3H2O (g)
2 mols d’amoníac reaccionen amb 5/2 mols de gas oxigen, i donen 2 mols de monòxid de nitrogen gas i 3 mols d’aigua gas. L’estequiometria de la primera reacció ens permet conèixer la proporció en mols en què reaccionen les substàncies. Calculem la quantitat en mols que representa la quantitat d’àcid sulfúric indicada.
Escriu i ajusta l’equació química de les reaccions següents:
a) L’amoníac reacciona amb l’àcid sulfúric per donar sulfat d’amoni. b) Quan l’òxid de ferro (III) reacciona amb el monòxid de carboni s’obté
ferro metàl·lic i s’allibera diòxid de carboni.
Calcula la quantitat d’òxid de ferro (III) de riquesa 65 % que es necessita per obtenir 32 g de ferro metàl·lic.
a) 2 NH3+ H2SO4→ (NH4)2SO4
b) Fe2O3+ 3 CO → 2 Fe + 3 CO2
L’estequiometria de la segona reacció ens permet conèixer la proporció en mols en què reaccionen les substàncies. Calculem la quantitat en mols que representa la quantitat de ferro:
5.
→ 0,23 mol de Al(OH) 78 g de Al(OH) 1 mol de Al(OH) 3 3 3 ⋅ == = 17,94 g de Al(OH) es necessiten3 M [Al(OH)] ( ) 78 g mol 3 =27+ ⋅3 16+1 = →
0,34 mol de H SO 2 mol de Al(OH) 3 mol de H SO 0,2 2 4 3 2 4 ⋅ = 33 mol de Al(OH)3 → 33,32 g de H SO 1mol de H SO 98 g de H SO 0,34 mo 2 4 2 4 2 4 ⋅ = lls de H SO2 4 M (H SO ) 98 g mol 2 4 = ⋅ +2 1 32+ ⋅4 16= → 39,2 g de H SO comercial 85 g de H SO pur 100 g de H 2 4 2 4 2 ⋅ S SO comercial 33,32 g de H SO pur 4 2 4 = = 20 mL de H SO comercial 1,96 g 1mL 39,2 g de H SO c 2 4 ⋅ = 2 4 oomercial
Com que estem fent servir un òxid de ferro (III) del 65 % de riquesa:
La cremor d’estómac és deguda a un excés en la producció de HCl per part del nostre organisme. Per contrarestar-la podem prendre una mica d’hidròxid de magnesi, que reacciona amb l’àcid per formar clorur de magnesi i aigua.
a) Escriu la reacció que es produeix.
b) Calcula els grams d’hidròxid de magnesi que cal prendre per neutralitzar 10 mL de HCl 1,25 M.
c) Calcula els grams de clorur de magnesi que s’hi formaran. a) 3 HCl + Al(OH)3→ AlCl3+ 3 H2O.
L’estequiometria de la reacció ens permet conèixer la proporció en mols en què les substàncies reaccionen. Calculem la quantitat en mols que representa la quantitat de HCl indicada:
b)
→ 4 17 10, ⋅ −3mol de Al(OH) ⋅ 78 g de Al(OH)
1 mol de Al 3 3 ((OH) 325 mg de Al(OH) es neutrali 3 3 = =3 25 10, ⋅ −1g= ttzen. M [Al(OH)] ( ) 78 g mol 3 =27+ ⋅3 16+1 = →
1 25 10, ⋅ −2mol de HCl⋅ 1mol de Al(OH) =4, 3 mol de HCl 3 1 17 10⋅ −3mol de Al(OH) 3 10 10⋅ −3L de HCl⋅ 1,25 mol de HCl =1 25 10⋅ −2 1 L de HCl , mmol de HCl 6. 46,3 g de Fe O 100 g d'òxid de partida 65 g de Fe O 2 3 2 3 ⋅ = 771,21 g d'òxid de partida. → 0,29 mol de Fe O 159,6 g de Fe O 1 mol de Fe O 46 2 3 2 3 2 3 ⋅ = ,,3 g de Fe O2 3 M (Fe O) , 159,6 g mol 2 3 = ⋅2 55 8+ ⋅3 16= → → 0,57 mol de Fe 1mol de Fe O 2 mol de Fe 0,29 mols de 2 3 ⋅ = FFe O2 3 32 g de Fe 1mol de Fe 55,8 g de Fe 0,57 mols de Fe ⋅ = →
c)
Quan el clorat de potassi s’escalfa, se’n desprèn oxigen i queda un residu de clorur de potassi. Calcula:
a) La quantitat de clorat que es va escalfar si l’oxigen que es va obtenir, recollit en un recipient de 5 L a la temperatura de 80 °C, exercia una pressió de 3,5 atm.
b) Els grams de clorur de potassi que s’han obtingut.
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat d’oxigen en mols i, com que és un gas, utilitzem l’equació:
P · V= n · R · T→
4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen.
a)
→ 0,4 mol de KClO 122,6 g de KClO
1 mol de KClO 49 g 3 3 3 ⋅ = dde KClO3 M (KClO) , , 122,6 g mol 3 = 39 1+35 5+ ⋅3 16= →
0,6 mol de O 1mol de KClO
3/2 mol de O ,4 mol de KC 2 3 2 ⋅ = 0 llO3 → n P V R T = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + 3 5 0 082 273 80 , , ( ) atm 5 L atm L mol K KK 0,6 mol de O2 = KClO3 → 3/2 O2 + KCl 1 mol de clorat de potassi es descompon i dóna 3/2 mol d’oxigen i 1 mol de clorur de potassi 5 L, 80 ºC, 3,5 atm 7.
→ 4 17 10, ⋅ −3mol de AlCl ⋅ 133,5 g de AlCl
1 mol de AlC 3 3 ll g 557 mg de AlCl es formen. 3 3 = =5 57 10, ⋅ −1 = M (AlCl) , 133,5 g mol 3 =27+ ⋅3 35 5= →
1 25 10, ⋅ −2mol de HCl⋅ 1mol de AlCl =4 17, 3 mol de HCl
3 ⋅⋅10−3mol de AlCl 3
b)
Quan un hidrocarbur reacciona amb una quantitat limitada d’oxigen es produeix monòxid de carboni i aigua.
a) Escriu la reacció en la qual el propà (C3H8) es transforma en monòxid
de carboni.
b) Quin volum d’oxigen, mesurat en condicions normals, reacciona amb 4 L de propà a 2 atm de pressió i 25 °C de temperatura? c) Quin volum de monòxid de carboni s’obtindrà, mesurat en condicions
normals?
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat de propà en mols i, com que és un gas, utilitzem l’equació:
P · V= n · R · T→
4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen.
a)
En condicions normals, 1 mol d’un gas ideal ocupa 22,4 L. Per tant: 1,15 mol de O 22,4 L 1 mol 25,8 L de O 2 ⋅ = 2 0,33 mol de C H 7/2 mol de O 1 mol de C H 1,15 mol d 3 8 2 3 8 ⋅ = ee O2 → n P V R T = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + = 2 0 082 273 25 atm 4 L atm L mol K K , ( ) 0 0,33 mol de C H3 8 C3H8 + 7/2 O2 → 3 CO + 4 H2O 1 mol de propà reacciona amb 7/2 mols d’oxigen i donen 3 mols de monòxid de carboni i 4 mols d’aigua 4 L, 2 atm, 25 ºC 8. → 0,4 mol de KCl 74,6 g de KCl 1 mol de KCl 29,8 g de KCl ⋅ = M(KCl) , , 74,6 g mol =39 1+35 5= → 0,6 mol de O 1mol de KCl 3/2 mol de O 0,4 mol de KCl 2 2 ⋅ =
b)
En condicions normals, 1 mol d’un gas ideal ocupa 22,4 L. Per tant:
El nitrat d’amoni (NH4NO3) és una substància que es fa servir
habitualment com a fertilitzant. Sota l’acció de detonadors, explota i es descompon en nitrogen, oxigen i aigua. Això fa que també s’utilitzi per fabricar explosius. En un bidó, hi tenim 0,5 kg d’una substància que té un 80 % de riquesa en nitrat d’amoni. Si arriba a explotar totalment, calcula: a) La pressió que exercirà el nitrogen que s’alliberarà, si el bidó és
de 50 L i la temperatura és de 35 °C.
b) El volum d’aigua que apareixerà al bidó. Densitat de l’aigua = 1 g/mL. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem en mols la quantitat de nitrat d’amoni pur que hi ha al bidó:
4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen.
a)
Utilitzem l’expressió dels gasos per calcular la pressió que exercirà: P · V= n · R · T → 5 mol de NH NO 1mol de N 1 mol de NH NO 5 mol de N 4 3 2 4 3 2 ⋅ = → 0 4 10, ⋅ 3g de NH NO ⋅ 1mol de NH NO = 80 g de NH NO 5 4 3 4 3 4 3 m mol de NH NO4 3 M (NH NO4 3)= ⋅2 14+ ⋅ + ⋅4 1 3 16=80 g/mol→ 0,5 kg de producte 80 kg de NH NO pur 100 kg de produ 4 3 ⋅ c cte =0,4 kg de NH NO pur4 3 NH4NO3 → N2 + —1 2102 + 2 H2O 1 mol de nitrat d’amoni es descompon i dóna 1 mol de nitrogen i 1/2 mol d’oxigen i 2 mols d’aigua 0,5 kg, 80 % en NH4NO3 9. 0,99 mol de CO 22,4 L 1 mol 22,2 L de CO ⋅ = 0,33 mol de C H 3 mol de CO 1 mol de C H 0,99 mol de C 3 8 3 8 ⋅ = OO
b)
Donat que l’aigua és un líquid, calculem la massa equivalent a aquests mols i, mitjançant la densitat, el volum que ocupa:
L’òxid de ferro (III) és un compost que es fa servir, entre altres coses, per fabricar cintes d’enregistrament. Per determinar-ne la riquesa en una mostra, se la va fer reaccionar amb hidrogen gasós. Com a resultat es va obtenir ferro i aigua. Determina el percentatge en òxid de ferro (III) si 100 g de la mostra van consumir 33,6 L de H2, mesurats en condicions
normals. Quina quantitat de ferro es va dipositar en el procés? 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat d’hidrogen en mols. Com que és un gas ideal, hem de tenir en compte que cada mol ocupa 22,4 L:
4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen.
a) Inicialment, calculem la quantitat de Fe2O3que reacciona amb
aquesta quantitat de H2; serà la quantitat d’aquesta substància
que conté la mostra:
33,6 L de H 1mol 22,4 L 1,5 mol de H 2 ⋅ = 2 Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O 1 mol d’òxid de ferro (III) reacciona amb 3 mols d’hidrogen i donen 2 mols de ferro i 3 mols d’aigua 100 g de mostra 33,6 L en C.N. 10. 180 g de H O 1mL de H O 1 g de H O 180 mL de H O 2 2 2 2 ⋅ = → 10 mol de H O 18 g de H O 1 mol de H O 180 g de H O 2 2 2 2 ⋅ = M (H O2 )= ⋅ +2 1 16=18 g/mol→ 5 mol de NH NO 2 mol de H O 1 mol de NH NO 10 mol de H 4 3 2 4 3 ⋅ = 22O → P n R T V = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + 5mol 0 082, atm L (273 35) mol K K 50 L == 2,53 atm
Com que en 100 g de mostra hi ha aquesta quantitat, concloem que té una riquesa en Fe2O3del 79,8 %.
b) Per calcular la quantitat de Fe que s’hi diposita:
→ 55,8 g de Fe que s’hi dipositen. Quan el iodur de potassi reacciona amb el nitrat
de plom (II), s’obté un precipitat groc de iodur de plom (II) i una altra substància. Si es barregen 25 mL d’una dissolució 3 M de KI amb 15 mL de dissolució 4 M de Pb(NO3)2, calcula la quantitat de
precipitat groc que s’obtindrà.
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen. Com que coneixem les quantitats de tots dos reactius, el més probable és que un dels dos actuï com a reactiu limitant. Hem de determinar quin. 15 10⋅ −3L de Pb(NO ) ⋅ 4 mol = ⋅6 10−2 1 L mol de Pb(NO 3 2 3))2 25 10⋅ −3L de KI ⋅ 3 mol =7 5 10⋅ −2 1 L , mol de KI
2 KI + Pb(NO3)2 → PbI2 + 2 KNO3
2 mols de iodur de potassi reaccionen amb 1 mol de nitrat de plom (II) i donen 1 mol de iodur de plom (II) i 2 mols de nitrat de potassi 25 mL, 3 M 15 mL, 4 M 11. 1,5 mol de H 2 mol de Fe 3 mol de H 1mol de Fe 2 2 ⋅ = → → 0,5 mol de Fe O 159,6 g de Fe O 1 mol de Fe O 79, 2 3 2 3 2 3 ⋅ = 88 g de Fe O2 3 M (Fe O) , 159,6 g mol 2 3 = ⋅2 55 8+ ⋅3 16= → 1,5 mol de H 1mol de Fe O 3 mol de H 0,5 mol de Fe O 2 2 3 2 2 ⋅ = 33
Determinem el reactiu limitant tot tenint en compte l’estequiometria de la reacció:
Aquesta quantitat és més gran que els 3,75 ? 10-2 mols d’aquesta substància que reaccionen i, per tant, el reactiu limitant és el Kl. 4. Calculem la quantitat de substància que s’obté a partir de la
quantitat de reactiu limitant que hi ha. L’estequiometria de la reacció permet determinar-la:
El cadmi reacciona amb l’àcid nítric i forma nitrat de cadmi i hidrogen. Es fan reaccionar 8 g de cadmi amb 60 g d’HNO31,5 M. Quants grams
d’hidrogen s’obtindran com a màxim?
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen. Com que coneixem les quantitats de tots dos reactius, el més probable és que un dels dos actuï com a reactiu limitant. Hem de determinar quin.
•
•
Determinem el reactiu limitant tot tenint en compte la estequiometria de la reacció:
9 10⋅ −2 mol de HNO ⋅ 1mol de Cd = 4 5 10⋅ −2
2 mol de HNO 3 3 , mmol de Cd 60 10⋅ −3L de HNO ⋅ 1,5 mol = ⋅9 10−2 1 L mol de HNO 3 3 8 g de Cd 1mol de Cd 112,4 g de Cd mol de Cd ⋅ = 7 12 10, ⋅ −2 Cd + 2 HNO3 → Cd(NO3)2 + H2 2 mols de cadmi reaccionen amb 2 mols d’àcid nítric i donen 1 mol de nitrat de cadmi i 1 mol d’hidrogen 8 g 60 mL, 1,5 M 12.
3 75 10, ⋅ −2mol de PbI ⋅ 461 g de PbI =
1 mol de PbI 17, 2 2 2 2 29 g de PbI2 M (PbI) , , 461 g mol 2 = 207 2+ ⋅2 126 9= →
7 5 10, ⋅ −2 mol de KI⋅ 1mol de PbI =3 75 10, ⋅ −
2 mol de KI
2 22mol de PbI 2
6 10⋅ −2mol de Pb(NO ) ⋅ 2 mol de KI =
1 mol de Pb(NO )
3 2
3 2
1
Aquesta quantitat és més petita que els 7,12 · 10–2 mols d’aquesta
substància que reaccionen i, per tant, el reactiu limitant és el HNO3.
4. Calculem la quantitat d’hidrogen que s’obté a partir de la quantitat de reactiu limitant que hi ha. L’estequiometria de la reacció permet determinar-la:
Sabem que quan un àcid reacciona amb una base, neutralitzen els seus efectes. N’hi haurà prou amb afegir 6 g d’hidròxid de calci a 100 mL d’una dissolució d’àcid nítric 2 M per obtenir un medi neutre? Determina si després de la reacció tindrem un medi àcid o bàsic.
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen. Com que coneixem les quantitats de tots dos reactius, el més probable és que un dels dos actuï com a reactiu limitant. Hem de determinar quin.
•
•
Determinem el reactiu limitant tot tenint en compte la estequiometria de la reacció:
Aquesta quantitat és més petita que els 8,1 · 10–2 mols que tenim
d’aquesta substància i, per tant, tindrem un medi àcid. 20 10⋅ −2mol de HNO ⋅1mol de Ca(OH) =10
2 mol de HNO 3 2 3 ⋅⋅10−2mol de Ca(OH) 2 100 10⋅ −3L de HNO ⋅ 2 mol =20 10⋅ −2 1 L mol de HNO 3 3
6 g de Ca(OH) 1mol de Ca(OH) 74,1 g de Ca(OH) 2 2 2 ⋅ = 8 1, ⋅⋅10−2mol de Ca(OH) 2 M [Ca(OH)] , ( ) 74,1 g mol 2 =40 1+ ⋅2 16+1 =
Ca(OH)2 + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + 2 H2O
1 mol d’hidròxid de calci reacciona amb 2 mols d’àcid nítric i donen 1 mol de nitrat de calci i 2 mols d’aigua 6 g 100 mL, 2 M 13. → 4 5 10, ⋅ −2mol de H ⋅ 2 g de H = 1 mol de H 0,09 g de H 2 2 2 2 M ( )H 2 g mol 2 = ⋅ =2 1 →
9 10⋅ −2mol de HNO ⋅ 1mol de H =4 5 10⋅ −2
2 mol de HNO
3
2 3
El formol (CH2O) és un compost que es fa servir per fabricar coles
de fusta. A la indústria s’obté fent reaccionar metanol (CH3OH)
amb oxigen, en un procés en el qual també s’hi forma aigua. El rendiment de l’operació és del 92 %.
a) Escriu l’equació química de la reacció.
b) Determina la massa de formol que es pot obtenir a partir de 50 g de metanol.
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen:
4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen:
Aquesta és la quantitat que s’obtindria si el procés tingués un rendiment del 100 %. Però com que no el té, en calculem la quantitat real:
En un dels passos per a la fabricació de l’àcid sulfúric es fa reaccionar diòxid de sofre amb oxigen per produir triòxid de sofre. Una vegada es van barrejar 11 L de diòxid de sofre a 1,2 atm i 50 °C amb oxigen i es van formar 30 g de triòxid de sofre. Determina el rendiment de la reacció i les molècules d’oxigen que van reaccionar.
15. 4,68 g de CH O teòric 92 g reals 100 g teòric 4,31 g d 2 ⋅ = ee CH O real2 → 1,56 mol de CH O 30 g de CH O 1 mol de CH O 4,68 g de C 2 2 2 ⋅ = HH O2 M(CH O2 )=12+ ⋅ +2 1 16=30 g/mol→ 1,56 mol de CH OH 1 mol de CH O 1mol de CH OH 1,56 mo 3 2 3 ⋅ = ll de CH O2 → 50 g de CH OH 1mol de CH OH 32 g de CH OH 1,56 mol de 3 3 3 ⋅ = CCH OH3 M(CH OH3 )=12+ ⋅ +4 1 16=32 g/mol→ CH3OH + —1 2O2 → CH2O + H2O 1 mol de metanol reacciona amb 1/2 mol d’oxigen i donen 1 mol de formol i 1 mol d’aigua 50 g 14.
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen, i, com que el SO2 és un gas, fem servir l’equació:
P · V= n · R · T →
4. L’estequiometria de la reacció permet calcular els mols de SO3
que s’obtindran, com a màxim, a partir d’aquesta quantitat: 0,5 mol SO2→ 0,5 mol SO3
Com que s’obté una quantitat més petita, determinem el rendiment del procés:
Per calcular les molècules d’oxigen que han reaccionat, hem de calcular els mols mitjançant l’estequiometria de la reacció:
El butà (C4H10) és un dels combustibles que més es fa servir en l’àmbit
domèstic. Crema per l’acció de l’oxigen de l’aire i forma diòxid de carboni i aigua. Cada cop que es crema 1 mol de butà es desprenen 2.878 kJ. Calcula: a) La quantitat d’energia que s’obté quan es cremen els 12,5 kg de butà
d’una bombona.
b) Els mols de CO2que van a parar a l’atmosfera cada cop que es crema
una bombona de butà. 16. = ⋅ ⋅ = = ⋅ 0,25 mol de O molècules 1 mol 2 6 022 10 1 5 1 23 , , 0023molècules de O 2 0,5 mol de SO 0,5 mol de O 1 mol de SO 2 2 2 ⋅ = Rto. 30 g reals 40 g teòrics = ⋅100=75% → 0,5 mol de SO 80 g de SO 1 mol de SO 40 g de SO 3 3 3 3 ⋅ = M (SO3)=32+ ⋅3 16= 80 g/mol→ → n P V R T = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + 1,2 atm 11 L atm L mol K 0 082, (273 50)) K 0,5 mol de SO2 = SO2 + —1 2O2 → SO3 1 mol de diòxid de sofre reacciona amb 1/2 mol d’oxigen i donen 1 mol de triòxid de sofre 11 L, 1,2 atm i 50 ºC 30 g
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem. Hem de tenir en compte l’energia que es desprèn.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem en mols la quantitat de butà d’una bombona i calculem l’energia que s’obté amb la seva combustió:
4. L’estequiometria ens permet calcular els mols de la substància que van a parar a l’atmosfera:
Per coure uns ous necessitem 1.700 kJ. Calcula quina massa de butà (C4H10) s’haurà de fer servir en aquesta operació si per cada mol de butà
que es crema es desprenen 2.878 kJ i en cuinar s’aprofita el 60% de l’energia.
1. Tal com hem fet en l’exercici anterior, escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem. També cal tenir en compte l’energia que es desprèn.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
C4H10 + 13— 2 O2 → 4 CO2 + 5 H2O + Energía 1 mol de diòxid de butà reacciona amb 13/2 mols d’oxigen i donen 4 mols de diòxid de carboni i 5 mols d’aigua i 2.878 kJ 1.700 kJ 17. 216 mol de C H 4 mol de CO 1 mol de C H 864 mol de 4 10 2 4 10 ⋅ = CCO2 → 216 mol de C H 2.878 kJ 1 mol de C H kJ 4 10 4 10 ⋅ =622 10⋅ 3 → 12 5 10, ⋅ 3g de C H ⋅ 1mol de C H = 58 g de C H 216 4 10 4 10 4 10 m mol de C H4 10 → M (C H4 10)= ⋅4 12+10 1⋅ =58 g/mol→ C4H10 + 13— 2 O2 → 4 CO2 + 5 H2O + Energía 1 mol de butà reacciona amb 13/2 mols d’oxigen i donen 4 mols de diòxid de carboni i 5 mols d’aigua i 2.878 kJ 12,5 kg
3. Tenint en compte l’eficiència del procés, calculem la quantitat d’energia que hem d’obtenir amb la combustió del butà:
4. L’estequiometria ens permet obtenir la quantitat de butà, expressada en mols, que es necessita. Finalment, en calculem l’equivalent en grams:
Si en cremar un mol de metà es desprenen 212,8 kJ. Quina quantitat de calor es desprèn en cremar 1 kg de metà? Quin volum d’oxigen es necessita mesurat en condicions normals?
Escrivim l’equació química i l’ajustem:
CH4 (g)+ 2 O2(g)→ CO2 (g)+2 H2O (g)
1.000 g 1 mol 212,8 kJ
1 kg metà · ———— · ——— · —————= 13.300 kJ 1 kg 16 g 1 mol
es desprenen 13.300 kJ d’energia en forma de calor 1.000 g 1 mol 2 mol O2 22, 4 L
1 kg metà · ————— · ———— · —————— · ——————= 2.800 L
1 kg 16 g 1 mol 1 mol
es necessiten 2.800 litres d’oxigen.
Ajusta les equacions químiques següents i identifica el tipus de reacció: a) NaClO3→ NaCl + O2 d) C + O2→ CO2
b) HNO3 + Fe → H2+ Fe(NO3)2 e) Ca(HCO3)2→ CaCO3+ CO2+ H2O
c) KI + Pb(NO3)2→ PbI2+ KNO3
a) NaClO3→ NaCl + O2→ Reacció de descomposició.
b) 2 HNO3 + Fe → H2+ Fe(NO3)2→ Reacció de substitució.
c) 2 KI + Pb(NO3)2→ PbI2+ 2 KNO3→ Reacció de doble substitució.
d) C(s) + O2→ CO2→ Reacció de combustió o de síntesi.
e) Ca(HCO3)2 → CaCO3+ CO2+ H2O → Reacció de descomposició.
3 2 19. 18. → 0,98 mol de C H 58 g de C H 1 mol de C H 57 g de 4 10 4 10 4 10 ⋅ = CC H4 10 →M (C H4 10)= ⋅4 12+10 1⋅ =58 g/mol→ 2.833 kJ 1mol de C H 2.878 kJ 0,98 mol de C H 4 10 4 10 ⋅ = → 1.700 kJ reals 100 kJ teòrics 60 kJ reals 2.833 kJ r ⋅ = eeals
El salfumant és una dissolució aquosa d’àcid clorhídric, que és un àcid fort; l’equació de la seva ionització és:
HCl (aq) → H+(aq)+ Cl–(aq)
Quina és la concentració d’ions Cl–d’una dissolució 0,5 M d’aquest àcid?
Per a cada mol d’àcid que s’ha dissolt, s’obté un mol d’ions clorur; per tant, la concentració d’ions clorur és la mateixa que la de l’àcid, 0,5 M. Completa i ajusta les següents reaccions de neutralització:
a) HNO3+ KOH →
b) H2SO4+ Al(OH)3→
c) HCl + Ca(OH)2→
a) HNO3+ KOH → KNO3+ H2O
b) 3H2SO4+ 2Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + 6H2O
c) 2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2+2H2O
Tenim tres solucions A, B i C de pH igual a 2,7 i 12 respectivament. Quina és la concentració d’ions hidroni en cada cas? Indica si són àcides, bàsiques o neutres.
Per definició, el pH és el logaritme en base 10 (canviat de signe) de la concentració d’ions hidrogen.
Si el pH és 2, la concentració d’ions hidrogen és 10-2, per al pH igual
a 7 és 10-7, i per al pH igual a 12 és 10-12.
Escriu les reaccions que tenen lloc quan introduïm una làmina de coure en una solució d’ions plata (figura 7.26 del llibre). Indica quin és l’oxidant i quin el reductor.
Cu → Cu2++ 2 electrons
2 Ag++ 2 electrons → Ag
L’oxidant és Ag+, ja que aquests ions són els que s’emporten
els electrons. El reductor és el Cu, perquè perd electrons i passa a la dissolució en forma d’ions positius.
Ajusta les reaccions següents i determina si són de transferència de protons o d’electrons. Indica, en cada cas, quina és l’espècie que cedeix protons o electrons i quina és la que els accepta:
a) NaOH + NaHCO3→ Na2CO3+ H2O c) HCl + Al → AlCl3+ H2
b) CO2+ C → CO d) HCl + Be(OH)2→ BeCl2+ H2O
a) NaOH + NaHCO3→ Na2CO3+ H2O → Reacció de transferència
de protons. El NaHCO3els cedeix i el NaOH els accepta.
24. 23. 22. 21. 20.
b) CO2+ C → 2 CO → Reacció de transferència d’electrons.
El C els cedeix i el CO2 els accepta.
c) 3 HCl + Al → AlCl3+ 3/2 H2→ Reacció de transferència
d’electrons. El Al els cedeix i el H+ els accepta.
d) 2 HCl + Be(OH)2→ BeCl2+ 2 H2O → Reacció de transferència
de protons. El HCl els cedeix i el Be(OH)2els accepta.
El Cu reacciona amb una sal de Ag1+per donar una sal de Cu2+i Ag.
Raona per què l’equació química ajustada d’aquest procés ha de ser: Cu (s)+ 2 Ag1+(aq)→ 2 Ag + Cu2+(aq)
Perquè quan Cu (s)→ Cu2+(aq), perd 2e–. Com que cada ió plata tan sols
capta 1 e-, calen dos ions Ag per completar el procés (2 Ag1+(aq)→ 2 Ag).
El Zn reacciona amb una sal de Fe3+i dóna una sal de Fe2+i una sal
de Zn2+. Escriu l’equació química ajustada d’aquest procés.
Zn + 2 Fe3+→ 2 Fe2+ + Zn2+.
El nombre d’electrons que s’intercanvien és 2. Cada àtom de Zn desprèn 2 electrons, que són captats per dos àtoms de Fe3+per passar
a 2 àtoms de Fe2.
A una dissolució de nitrat de plata AgNO3se li afegeix unes gotes
d’una dissolució d’àcid clorhídric HCl. Què succeirà? Escriu l’equació de la reacció química que té lloc.
Es formarà un precipitat blanc de clorur de plata: AgNO3 (aq)+ HCl (aq)→ AgCl (s)+ HNO3 (aq)
Escriu les equacions químiques de les següents reaccions de precipitació: a) El sulfat de plom (II) és un compost insoluble. Escriu l’equació de
la reacció que tindrà lloc al mesclar una solució de nitrat de plom (II) amb una de sulfat de sodi.
b) Si afegim una dissolució de cromat de potassi a una dissolució de nitrat de plata, es forma un precipitat de cromat de plata.
a) Pb(NO3)2+ Na2SO4→ 2 NaNO3 + PbSO4
b) 2 Ag NO3+ K2CrO4→ Ag2CrO4+ 2 KNO3
L’hidròxid d’alumini, Al(OH)3, és insoluble en aigua. Explica com podríem
identificar la presència d’ions Al3+en una solució aquosa, que no conté
cap més catió.
Afegint una dissolució d’un hidròxid soluble com el NaOH.
Com que a la dissolució problema hi ha presència d’ions Al3+, en afegir
l’hidròxid de sodi, es precipitarà l’hidròxid d’alumini. 29.
28. 27. 26. 25.
La teoria de les col·lisions diu que per produir una reacció les partícules dels reactius han de xocar. Com ha de ser la topada perquè resulti eficaç?
Cal que tingui prou energia i dugui l’orientació adequada. Completa el dibuix amb les paraules adequades:
• Reactius • Productes • Estat de transició
• Energia d’activació • Energia de la reacció
• Procés endotèrmic • Procés exotèrmic
Explica d’on procedeix l’energia que es desprèn en els processos exotèrmics.
Té l’origen en el fet que l’energia que es desprèn en els productes quan es formen els nous enllaços és més gran que la que cal per trencar els enllaços en els reactius.
Tant l’augment de la temperatura dels reactius com la presència d’un catalitzador positiu redueixen l’energia d’activació d’un procés. Actuen de la mateixa manera?
No. L’increment de temperatura augmenta el nivell energètic dels reactius, i, com a conseqüència, disminueix l’energia d’activació del procés en què els reactius es transformen en productes.
El catalitzador positiu rebaixa el nivell energètic de l’estat de transició, i, per consegüent, disminueix l’energia d’activació, tant pel que fa referència al pas del reactius a productes com a l’inrevés. Què és la velocitat de reacció? En quines unitats es pot mesurar?
És la quantitat de substància que es transforma per unitat de temps. Bé perquè desapareix, en el cas dels reactius, o bé perquè es forma, en el dels productes.
Es pot mesurar en forma de concentració, i les unitats que s’empren són M/s o (mol/L)/s.
Com és possible que alguns catalitzadors disminueixin la velocitat d’una reacció si no canvien l’energia dels reactius ni dels productes? 35.
34. 33. 32.
Estat de transició
Procés exotèrmic Procés endotèrmic
Estat de transició Energia d’activació Energia de reacció Energia de reacció Reactius Productes Productes Reactius Energia d’activació 31. 30.
Perquè rebaixen el nivell energètic de l’estat de transició. En el cas de la catàlisi homogènia, es forma un compost intermedi amb un dels reactius i el catalitzador.
A la catàlisi heterogènia s’estableixen unes forces d’atracció entre el catalitzador i un reactiu que debiliten els enllaços i, per tant, disminueix l’energia d’activació.
Indica quines de les reaccions següents són processos exotèrmics i quines endotèrmics:
a) La coagulació de les proteïnes que es produeix quan coem un ou. b) La descomposició del carbonat de calci que es produeix quan s’escalfa. c) La combustió del butà que es produeix quan hi acostem un llumí encès. d) La fermentació del vi.
a) Endotèrmic. Cal aplicar-hi calor perquè tingui lloc la coagulació. b) Endotèrmic. Cal aplicar-hi calor perquè tingui lloc la
descomposició.
c) Exotèrmic. Tot i que cal iniciar-lo amb un llumí. Durant el procés de combustió es desprèn calor.
d) Exotèrmic. El procés també desprèn calor.
Quan el monòxid de carboni gasós s’escalfa es descompon en gas oxigen i carboni, que es diposita en forma de petites partícules de carbonet. Per tal que la reacció esdevingui cal aportar-hi 110 kJ d’energia per cada mol de monòxid de carboni. Dibuixa el diagrama d’avançament de la reacció especificant-hi els enllaços que es trenquen i els que es formen.
Tenint en compte com transcorren les reaccions químiques, dóna raons científiques que expliquin aquestes afirmacions:
a) Quan la roba està molt bruta, la rentem en calent.
b) Quan la roba té moltes taques de greix, apliquem detergent directament sobre les taques i les freguem.
38. O O C C O = O — C — C — 110 kJ O O C C Reactius Productes = = 37. 36.
c) Ens podem escalfar amb una foguera, però si no tenim llumins o cap altre mètode per encendre-la, la fusta o el carbó no cremaran. d) Cuinar dos quilos de carn picada és molt més ràpid que coure dos
quilos de carn en un sol tros.
e) Quan fem la compra setmanal, desem els aliments dins la nevera. a) En escalfar l’aigua, augmentem el nivell energètic dels reactius
(el detergent) i la velocitat de la reacció s’incrementa. D’aquesta manera la rentada és més eficaç.
b) El fet d’aplicar el detergent directament sobre la taca pressuposa un increment de la concentració dels reactius en contacte, i això augmenta la velocitat de la reacció.
c) Perquè la reacció s’iniciï cal vèncer l’energia d’activació. I per això fem servir els mistos quan volem encendre una foguera. Un cop s’ha produït la combustió, com que es tracta d’un procés exotèrmic, aquesta ja duu en ella mateixa l’energia d’activació perquè se segueixi produint.
d) Quan es rosteix la carn es produeixen reaccions químiques. Si és carn picada, la superfície en contacte és més gran, i això n’incrementa la velocitat de la reacció.
e) Els aliments es descomponen amb el temps perquè s’hi produeixen un conjunt de reaccions químiques. Quan els posem a la nevera rebaixem el nivell energètic dels reactius, i d’aquesta manera s’augmenta l’energia d’activació i disminueix la velocitat de la reacció.
En els jaciments metàl·lics, juntament amb els metalls se solen extreure altres materials com ara roques. Per analitzar el contingut en metall d’una mostra se la fa reaccionar amb un àcid que dissol el metall i desprèn gas hidrogen. Per exemple, l’anàlisi que permet determinar la quantitat de zenc en una mostra es basa en la reacció:
Zn + 2 HCl → ZnCl2+ H2
Indica quatre procediments per augmentar la velocitat d’aquest reacció. Incrementar la concentració del HCl; trossejar el mineral en fragments petits; augmentar la temperatura; fer servir un catalitzador positiu.
Explica la diferència entre una reacció química i una equació química. Per què cal ajustar les equacions químiques?
Una reacció química és un procés en què la naturalesa de les substàncies que hi participen canvia.
L’equació química és la representació simbòlica d’una equació
química en què s’hi indiquen les fórmules dels reactius i dels productes i la proporció en què hi intervenen.
40. 39.
Cal ajustar les equacions químiques per indicar que la matèria es conserva i, per tant, tots els àtoms dels reactius s’han d’indicar en els productes.
Escriu i ajusta les equacions químiques de les reaccions següents: a) Quan es fa reaccionar coure metall amb àcid sulfúric s’obté sulfat
de coure (II), diòxid de sofre i aigua.
b) Dels electròlits del clorur de sodi i aigua s’obtenen els gasos clor i hidrogen, i hidròxid de sodi. (S’entén de l’electrolisi del NaCl i l’aigua).
a) Cu + 2 H2SO4→ CuSO4+ SO2+ 2 H2O
b) 2 NaCl + H2O → Cl2+ H2+ 2 NaOH
Ajusta les reaccions químiques següents i després descriu-les amb una frase:
a) H2S (g)+ O2 (g)→ H2O (l)+ SO2 (g)
b) NaCl (s)+ H2O (l)→ NaOH (aq)+ Cl2 (g)+ H2 (g)
c) NaBr (s)+ H3PO4 (aq)→ Na2HPO4 (aq)+ HBr (g)
a) H2S (g)+ 3/2 O2 (g)→ H2O (l)+ SO2 (g)
1 mol de sulfur d’hidrogen reacciona amb 3/2 mols de gas oxigen, i donen 1 mol d’aigua i 1 mol de diòxid de sofre.
b) 2 NaCl (s)+ H2O (l )→ NaOH (aq)+ Cl2 (g)+ H2 (g)
2 mols de clorur de sodi reaccionen amb 1 mol d’aigua, i donen 1 mol d’hidròxid de sodi, un mol de gas clor i 1 mol de gas hidrogen. c) 2 NaBr (s)+ H3PO4 (aq)→ Na2HPO4 (aq)+ 2 HBr (g)
2 mols de bromur de sodi reaccionen amb 1 mol d’àcid fosfòric, i donen 1 mol d’hidrogenfosfat de sodi i 2 mols de bromur d’hidrogen gasós.
Ajusta les equacions químiques següents i identifica el tipus de reacció: a) BaBr2+ H3PO4→ Ba3(PO4)2+ HBr
b) NH3+ HCl → NH4Cl
c) 2 H2+ O2→ H2O
d) Al + H2SO4→ Al2(SO4)3+ H2
e) NH3→ N2+ H2
a) 3 BaBr2+ 2 H3PO4→ Ba3(PO4)2+ 6 HBr. Reacció de doble
substitució.
b) NH3+ HCl → NH4Cl. Reacció de combinació (síntesi).
c) 2 H2+ O2→ 2 H2O. Reacció de combinació.
d) 2 Al + 3 H2SO4→ Al2(SO4)3+ 3 H2. Reacció de substitució.
e) 2 NH3→ N2+ 3 H2. Reacció de descomposició.
43. 42. 41.
Ajusta les reaccions següents i determina si són de transferència de protons o d’electrons. Indica, en cada cas, quina és l’espècie que cedeix protons o electrons i quina és la que els accepta: a) C (s)+ O2→ CO2
b) HNO3 + Fe → H2+ Fe(NO3)2
c) HCl + NaHCO3→ NaCl + CO2+ H2O
d) NH3+ H3PO4→ (NH4)3PO4
a) C (s)+ O2→ CO2. Reacció de transferència d’electrons. El C cedeix
electrons i el O2els capta.
b) 2 HNO3+ Fe → H2+ Fe(NO3)2. Reacció de transferència
d’electrons. El Fe cedeix electrons i el H+ els capta.
c) HCl + NaHCO3→ NaCl + CO2+ H2O. Reacció de transferència
de protons. El HCl cedeix protons i el NaHCO3 els capta.
d) 3 NH3+ H3PO4→ (NH4)3PO4. Reacció de transferència de protons.
El H3PO4 cedeix protons i el NH3els capta.
Explica la influència de la temperatura sobre la velocitat d’una reacció. La temperatura està relacionada amb l’energia mitjana de les partícules que formen les substàncies.
A més temperatura més partícules amb energies altes, per tant, més partícules que tindran l’energia d’activació suficient perquè els enllaços siguin eficaços (veure figura 7.9 del llibre) i per tant la reacció anirà més de pressa.
Disposem d’una solució d’àcid clorhídric i una d’hidròxid de sodi. a) Escriu la dissociació iònica de cada un d’ells.
b) Explica què significa que tots dos són electròlits forts. c) Explica el que succeeix si mesclem les dues dissolucions.
a) HCl (aq)→ H+ (aq)+ Cl– (aq)
NaOH (aq)→ Na+ (aq)+ OH– (aq)
b) Vol dir que estan totalment ionitzats. c) Tindrà lloc una neutralització:
H+
(aq)+ OH– (aq)→ H2O
Explica els fets següents:
a) Per combatre l’àcidesa d’estómac, prenem una dissolució de bicarbonat de sodi.
b) Segons la teoria d’Arrhenius, l’amoníac no és una base.
El bicarbonat de sodi és una base que neutralitza l’àcid clorhídric que tenim a l’estómac.
47. 46. 45. 44.
La teoria d’Arrhenius considera bases aquelles substàncies que en dissolució aquosa es dissocien formant ions OH–. L’amoníac no té
aquests ions a la seva molècula; per tant, no es pot considerar una base segons aquesta teoria.
Quan es fa reaccionar amoníac amb oxigen s’obté monòxid de nitrogen i aigua.
a) Escriu la reacció que es produeix tenint en compte que totes les substàncies estan en estat gasós.
b) Determina el volum d’oxigen, mesurat en condicions normals, que es necessita perquè reaccioni totalment amb 50 g d’amoníac. c) Calcula les molècules de monòxid de nitrogen que s’obtindran.
a) 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen:
4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen:
b)
Tenint en compte que 1 mol de qualsevol gas ocupa 22,4 L, en condicions normals.
Segons l’estequiometria de la reacció, s’obtindrà el mateix nombre de mols de NO que han reaccionat que de NH3:
2,94 mol de NO molècules 1 mol ⋅ ⋅ = = ⋅ 6 022 10 1 77 1 23 , , 0024molècules de NO 3,68 mol de O 22,4 L 1 mol 82,3 L de O 2 ⋅ = 2 2,94 mol de NH 5/2 mol de O 2 mol de NH 3,68 mol de O 3 2 3 ⋅ = 22 → 50 g de NH 1mol de NH 17 g de NH 2,94 mol de NH 3 3 3 3 ⋅ = M (NH3)=14+ ⋅ =3 1 17 g/mol→ 2 NH3 (g) + 5/2 O2(g) → 2 NO(g) + 3 H2O(g) 2 mols d’amoníac reaccionen amb 5/2 mols d’oxigen i donen 2 mols de monòxid de nitrogen i 3 mols d’aigua 50 g 48.
Habitualment, el carboni reacciona amb l’oxigen per donar diòxid de carboni. Però quan no hi ha oxigen suficient, la reacció produeix monòxid de carboni, un gas verinós que pot produir la mort. a) Escriu la reacció en la qual el carboni es transforma en diòxid
de carboni i en monòxid de carboni.
b) Calcula les molècules de monòxid de carboni i de diòxid de carboni que s’obtindrien si 1 kg de carboni es transformés íntegrament en cada una d’aquestes substàncies.
c) Calcula la pressió que exerciria el monòxid de carboni que has calculat en l’apartat anterior si la combustió es produís en una habitació de 3 m x 4 m x 2,5 m a una temperatura de 25 °C.
a) 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen:
4. L’estequiometria de la reacció permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen.
Per a la primera reacció:
Per a la segona reacció:
b) Com que s’obté un nombre igual de mols de CO2que de CO,
hi haurà el mateix nombre de molècules de cadascun d’ells, i exerciran la mateixa pressió en les mateixes condicions. Ara farem el càlcul per a una de les reaccions (CO):
83,33 mol de C 1mol de CO 1 mol de C 83,33 mol de CO ⋅ = 83,33 mol de C 1mol de CO 1 mol de C 83,33 mol de CO 2 2 ⋅ = 103g de C 1mol de C 12 g de C 83,33 mol de C ⋅ = C (s) + —1 2O2 (g) → CO (g) 1 mol de carboni reacciona amb mol d’oxigen
i donen 1 mol de monòxid de carboni 1 kg C (s) + O2 (g) → CO2 (g) 1 mol de carboni reacciona amb 1 mol d’oxigen
i donen 1 mol de diòxid de carboni 1 kg 49. 1 — 2
c) Com que: P · V= n · R · T →
La gasolina té una composició mitjana d’octà (C8H18) que es crema
amb l’oxigen de l’aire per donar diòxid de carboni i aigua. a) Escriu l’equació química de la reacció que es produeix.
b) Calcula el volum d’oxigen, en condicions normals, que es necessita per cremar 1 litre de gasolina de densitat 8,0 g/mL.
c) Calcula el volum de diòxid de carboni que es desprendrà, mesurat en condicions normals.
a) 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem en mols la quantitat de gasolina equivalent a 1 L. Utilitzem la dada de la densitat:
4. L’estequiometria ens permet calcular els mols d’oxigen que es necessiten. Com que està en condicions normals, calcularem el volum equivalent. I, d’una manera semblant, podrem saber la quantitat de CO2que va a parar a l’atmosfera:
b) 7,02 mol de C H 25/2 mol de O 1 mol de C H 87,7 m 8 18 2 8 18 ⋅ = ool de O2 → → 800 g de C H 1mol de C H 114 g de C H 7,02 mol 8 18 8 18 8 18 ⋅ = dde C H8 18 M (C H8 18)= ⋅8 12+18 1⋅ =114 g/mol→ 103 mL de C H 0,8 g de C H 1 mL de C H 800 g de C 8 18 8 18 8 18 8 ⋅ = HH18 C8H18 + 25/2 O2 → 8 CO2 + 9 H2O 1 mol d’octà reacciona amb 25/2 mols d’oxigen i donen 8 mols de diòxid de carboni i 9 mols d’aigua 1 L, 0,8 g/mL 50. → P n R T V = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + 83,33 mol atm L mol K 0 082, (273 25) KK L atm ( , ) , 3 4 2 5 10 6 8 10 3 2 ⋅ ⋅ ⋅ = = ⋅ − 83,33 mol de CO molècules 1 mol ⋅ ⋅ = = ⋅ 6 022 10 5 02 23 , , 11025molècules de CO
c)
El gas clor s’obté en la indústria per electròlisi d’una dissolució aquosa de clorur de sodi (aigua de mar). La reacció (sense ajustar) és la següent:
NaCl + H2O → NaOH + Cl2 (g)+ H2 (g)
a) Quin volum de clor, mesurat en condicions normals, s’obtindrà si s’utilitzen 2,5 kg de clorur de sodi?
b) Quants kg de NaOH s’obtindran?
a) 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem en mols la quantitat de NaCl:
4. L’estequiometria ens permet calcular els mols de clor que s’obtenen. Com que està en condicions normals, calcularem el volum equivalent:
b)
c) I, d’una manera semblant, calculem la massa de NaOH que s’obté: 42,74 mol de NaCl 2 mol de NaOH
2 mol de NaCl 42,74 mo
⋅ = ll de NaOH
→ 21,37 mol Cl 22,4 L
1 mol 4,79 10 L Cl
2⋅ = ⋅ 2 2
42,74 mol de NaCl 1mol de Cl
2 mol de NaCl 21,37 mol
2
⋅ = dde Cl2 →
→ 2 5 10, ⋅ 3g de NaCl⋅ 1mol de NaCl =
58,5 g de NaCl 42,74 mmol de NaCl M (NaCl)=23+35 5, =58,5 g/mol→ 2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + Cl2 (g) + H2 (g) 2 mols de clorur de sodi reaccio-nen amb 2 mols d’aigua i donen 2 mols d’hidròxid de sodi i 1 mol de clor i 1 mol d’hidrogen 2,5 kg 51. → 56,2 mol de CO 22,4 L 1 mol L de CO 2 ⋅ =1 258 10, ⋅ 3 2 7,02 mol de C H 8 mol de CO mol de C H 56,2 mol 8 18 2 8 18 ⋅ = 1 dde CO2 → → 87,7 mol de O 22,4 L 1 mol L de O 2⋅ =1 97 10⋅ 2 3 ,
El carbur de silici (SiC) és un abrasiu industrial que s’obté fent reaccionar diòxid de silici amb carboni. Com a producte de la reacció s’obté, a més, monòxid de carboni.
a) Escriu l’equació química ajustada de la reacció.
b) Calcula la massa de carboni que ha de reaccionar per produir 25 kg de SiC.
c) Calcula la pressió que exercirà el monòxid de carboni que s’obté si es recull en un recipient de 10 L a 50 °C.
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem en mols la quantitat de SiC:
4. L’estequiometria ens permet calcular quants mols de carboni han de reaccionar per tal d’obtenir aquesta quantitat de SiC:
Utilitzant la proporció estequiomètrica, calculem els mols de CO que s’obtenen. Les lleis dels gasos ens permetran calcular la pressió que exerceix en aquestes circumstàncies.
P · V= n · R · T → 623,4 mol de SiC 2 mol de CO
1 mol de SiC 1.247 mol de C
⋅ = OO
→ 1.870 mol de C 12 g de C
1 mol de C g de C ⋅ = 22 4 10, ⋅ 3
623,4 mol de SiC 3 mol de C
1 mol de SiC 1.870 mol de C
⋅ = →
→ 2 5 10, ⋅ 3g de SiC ⋅ 1mol de SiC =
40,1 g de SiC 623,4 mol dde SiC M(SiC)=28 1, +12=40,1 g/mol→ SiO2 + 3 C → SiC + 2 CO 1 mol de diòxid de silici reacciona amb 3 mols de carboni i donen 1 mol de carbur de silici i 2 mols de monòxid de carboni 25 kg 10L, 50 ºC 52.
→ 42,74 mol de NaOH 40 g de NaOH 1 mol de NaOH
⋅ =
=1 71 1, ⋅ 003g de NaOH=1,71kg de NaOH
Una roca calcària conté un 70 % de carbonat de calci, substància que, en escalfar-se, desprèn diòxid de carboni i òxid de calci. Determina el volum de diòxid de carboni, mesurat en condicions normals, que es produirà quan es cremin 25 kg de roca calcària. Quants quilos d’òxid de calci es produiran?
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen. D’entrada, cal determinar la massa de CaCO3que hi ha en els
25 kg de roca calcària:
4. L’estequiometria de la reacció ens permet calcular les quantitats de les altres substàncies que hi intervenen:
a) El nombre de mols de CO2que s’obtenen coincideix amb
el de mols de CaCO3que reaccionen. Com que és un gas,
en calcularem el volum en condicions normals:
b) El nombre de mols de CaO que s’obtenen coincideix amb el de mols de CaCO3que reaccionen. La seva massa molar
ens permetrà conèixer l’equivalent pel que fa a la massa:
→ 174,8 mol CaO 56,1 g de CaO 1 mol de CaO ⋅ = 9 8 10, ⋅ 3g dee CaO=9,8 kg de CaO M(CaO)= 40 1, +16=56,1 g/mol→ 174,8 mol de CO 22,4 L 1 mol L de CO 2 ⋅ =3 92 10, ⋅ 3 2 → 17 5 10, ⋅ 3 ⋅ = 3 3 3
g de CaCO 1mol de CaCO 100,1 g de CaCO = = 174,8 mol de CaCO3 M (CaCO3)=40 1, +12+ ⋅3 16=100,1 g/mol→ 25 10⋅ 3g de calcària⋅ 70 g de CaCO = 100 g de calcària 3 117 5 10, ⋅ 3g de CaCO 3
CaCO3 + calor → CO2 + CaO
1 mol de carbonat de calci
dóna 1 mol de diòxid de carboni i 1 mol d’òxid de calci 25 kg, 70 % 53. → P n R T V = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + 1.247 mol atm L mol K 0 082, (273 50) KK 10 L 3.302 atm = =
Per determinar la riquesa en magnesi d’un aliatge s’agafa una mostra de 2,83 g i se la fa reaccionar amb oxigen en
unes condicions en les quals només s’obté òxid de magnesi en una quantitat de 3,6 g. Quin serà el percentatge de magnesi a l’aliatge?
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem en mols la quantitat de MgO que s’obté:
4. L’estequiometria de la reacció ens permet calcular la quantitat de magnesi que ha reaccionat:
Calculem l’equivalent en grams, i obtindrem la quantitat de Mg que hi ha a la mostra. El resultat ens permet calcular el percentatge de magnesi que conté l’aliatge:
El butà (C4H10) crema per acció de l’oxigen i dóna diòxid de
carboni i aigua. Quin volum d’aire, a 1 atm de pressió i 25 °C de temperatura, es necessita per reaccionar amb 2,5 kg de butà? Tingues en compte que l’aire té un 20 % en volum
d’oxigen.
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem. 55.
→ 2,16 g de Mg
2,83 g de mostra⋅100= 76,4% de Mg en l'aliiatge 0,089 mol de Mg 24,3 g de Mg
1 mol de Mg 2,16 g de Mg
⋅ = →
0,089 mol de MgO 1mol de Mg
1 mol de MgO 0,089 mol de M
⋅ = gg
→ 3,6 g de MgO 1mol de MgO
40, 3 g de MgO mol d ⋅ = 8 9 10, ⋅ −2 ee MgO
M(MgO)=24 3, +16=40,3 g/mol→
Mg (s) + —1
2 O2(g) → MgO (s) 1 mol de magnesi reacciona
amb 1/2 mol d’oxigen i donen 1 mol d’òxid de magnesi 2,83 g de mostra 3,6 g 54.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem en mols la quantitat de butà:
4. L’estequiometria de la reacció permet calcular els mols d’oxigen que hi intervenen. Com que és un gas, la llei dels gasos ens permet determinar el volum que ocuparan en les condicions del problema:
P · V= n · R · T →
La proporció d’oxigen que hi ha a l’aire ens permet calcular el volum d’aire que cal:
El P4 (g)reacciona amb el Cl2 (g)per donar PCl3 (g). En un recipient de
15 L que conté Cl2en condicions normals, s’hi introdueixen 20 g
de fòsfor i es posen en condicions de reaccionar. Quina és la màxima quantitat de triclorur de fòsfor que es pot obtenir?
Determina la pressió que exercirà si es recull en el recipient de 15 L a 50 °C.
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem. 56. 6 85 10, ⋅ 3L de O ⋅ 100 L d'aire = 34 23 10, ⋅ 3 20 L de O L d 2 2 ''aire → V n R T P = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + 280 mol atm L mol K K 1 0 082, (273 25) a atm L de O2 = =6 85 10, ⋅ 3 43,1 mol de C H 13 2 mol de O 1 mol de C H 280 mol 4 10 2 4 10 ⋅ = dde O2 → 2 5 10, ⋅ 3g de C H ⋅ 1mol de C H = 58 g de C H 43,1 4 10 4 10 4 10 m mol de C H4 10 M (C H4 10)= ⋅4 12+10 1⋅ =58 g/mol→ C4H10 + 13— 2 O2 → 4 CO2 + 5 H2O 1 mol de butà reacciona amb 13/2 mols d’oxigen i donen 4 mols de diòxid de carboni i 5 mols d’aigua 2,5 kg 1 atm, 25 ºC
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen. Atès que coneixem les quantitats de tots dos reactius, el més probable és que un dels dos actuï com a reactiu limitant, i n’hem de determinar quin:
També hem de determinar el reactiu limitant, tot tenint en compte l’estequiometria de la reacció:
Aquesta quantitat és més gran que els 0,67 mols que tenim d’aquesta substància. Per tant, el reactiu limitant és el Cl2.
4. Calculem la quantitat de triclorur de fòsfor que s’obté a partir de la quantitat de reactiu limitant que hi ha. L’estequiometria de la reacció ens permet determinar-la:
La proporció d’oxigen que hi ha a l’aire ens permet calcular el volum d’aire que cal:
Mitjançant les lleis dels gasos, determinarem la pressió que exerceix en les condicions del problema:
P · V= n · R · T → → P n R T V = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + 0,45 mol atm L mol K K 0 082, (273 50) 1 15 L 0,79 L de PCl3 = = 0,67 mol de Cl 2 mol de PCl 3 mol de Cl 0,45 mol de P 2 3 2 ⋅ = CCl3 0,16 mol de P 3 mol de Cl 1 2 mol de P 0,96 mol de Cl 4 2 4 2 ⋅ = 15 L de Cl 1mol de Cl 22,4 L de Cl 0,67 mol de Cl 2 2 2 2 ⋅ = → 20 g de P 1mol de P 124 g de P 0,16 mol de P 4 4 4 4 ⋅ = M ( )P 124 g mol 4 = ⋅4 31= → 1 — 2P4 + 3 Cl2 → 2 PCl3 (g) 1/2 mol de fòsfor reacciona amb 3 mols de clor i donen 2 mols de triclorur de fòsfor 20 g 15 L en c.n. 15 L, 50 ºC
Quan el clorur de calci reacciona amb carbonat de sodi, s’obté un precipitat blanc de carbonat de calci i una altra substància. Si es barregen 20 mL d’una dissolució 5M en Na2CO3amb 30 mL
de dissolució 4 M de CaCl2, calcula la quantitat de precipitat blanc
que s’obtindrà.
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen. Com que coneixem les quantitats de tots dos reactius, el més probable és que un dels dos actuï com a reactiu limitant, i n’hem de determinar quin:
L’estequiometria de la reacció ens indica que hi intervé el mateix nombre de mols de cadascun dels reactius. Per consegüent, el reactiu limitant és el Na2CO3.
4. El precipitat blanc és el CaCO3. Calculem la quantitat de substància
que s’obté a partir de la quantitat de reactiu limitant que hi ha. L’estequiometria de la reacció diu que s’obtindrà el mateix nombre de mols que de Na2CO3:
El primer pas en la fabricació de l’àcid nítric consisteix a l’oxidació de l’amoníac, procés que representem per mitjà de l’equació (sense ajustar):
NH3 (g)+ O2 (g)→ NO (g)+ H2O (g)
En un recipient, s’hi introdueixen 25 L d’amoníac i 50 L d’oxigen mesurats en condicions normals. Determina els grams de cadascuna de les substàncies que tindrem al final del procés.
58.
→ 0,1 mol de CaCO 100,1 g de CaCO
1 mol de CaCO 10 g 3 3 3 ⋅ = dde CaCO3 M (CaCO) , 100,1 g mol 3 = 40 1+12+ ⋅3 16= → → 20 10⋅ −3L de Na CO ⋅ 5 mol = 1 L 0,1mol de Na CO 2 3 2 3 30 10⋅ −3L de CaCl ⋅ 4 mol = 1 L 0,12 mol de CaCl 2 2 →
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2 NaCl
1 mol de clorur de calci reacciona amb 1 mol de carbonat de sodi i donen 1 mol de carbonat de calci i 2 mols de clorur de sodi 30 mL, 4 M 20 mL, 5 M 57.
1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem en mols les quantitats de les substàncies que reaccionen, i ho farem tenint en compte que són gasos en condicions normals. Com que coneixem les quantitats de tots dos reactius, el més probable és que un dels dos actuï com a reactiu limitant, i n’hem de determinar quin:
Determinem el reactiu limitant tot tenint en compte l’estequiometria de la reacció:
Aquesta quantitat és més petita que els 2,23 mols que tenim d’aquesta substància. Per tant, el reactiu limitant és el NH3.
4. Calculem la quantitat de cada substància que s’obté a partir de la quantitat de reactiu limitant que hi ha. Mitjançant la seva massa molar sabem l’equivalent en g de cadascuna de les substàncies: a) b) → 1,75 mol de H O 18 g de H O 1 mol de H O 31,6 g de H O 2 2 2 2 ⋅ = M (H O) 18 g mol 2 = ⋅ +2 1 16= → 1,17 mol de NH 3 mol de H O 2 mol de NH 1,75 mol de H 3 2 3 2 ⋅ = OO → 1,17 mol de NO 30 g de NO 1 mol de NO 35,1 g de NO ⋅ = M (NO) 30 g mol =14+16= → 1,17 mol de NH 2 mol de NO 2 mol de NH 1,17 mol de NO 3 3 ⋅ = 1,17 mol de NH 5/2 mol de O 2 mol de NH 1,46 mol de O 3 2 3 ⋅ = 22 50 L de O 1mol 22,4 L 2,23 mol de O 2 ⋅ = 2 25 L de NH 1mol 22,4 L 1,17 mol de NH 3 ⋅ = 3 2 NH3 (g) + —5 2O2 (g) → 2 NO (g) + 3 H2O (g) 2 mols d’amoníac reaccionen amb 5/2 mols d’oxigen i donen 2 mols de monòxid de nitrogen i 3 mols d’aigua 25 L, C.N. 50 L, C.N.
c) Quantitat de O2que no ha reaccionat:
2,23 mol − 1,46 mol = 0,77 mol Aleshores:
L’alumini reacciona amb l’àcid sulfúric per donar sulfat d’alumini
i hidrogen. Es fan reaccionar 5 g d’alumini amb 40 mL de H2SO41,25 M.
Quants grams d’hidrogen s’obtindran com a màxim? 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Com que coneixem les quantitats de tots dos reactius, el més probable és que un dels dos actuï com a reactiu limitant, i n’hem de determinar quin:
Determinem el reactiu limitant tot tenint en compte l’estequiometria de la reacció:
Aquesta quantitat és més gran que els 0,05 mols que tenim d’aquesta substància. Per tant, el reactiu limitant és el H2SO4.
4. La quantitat màxima d’hidrogen que es pot obtenir és la que permet la quantitat de reactiu limitant que hi ha.
L’estequiometria determina que s’obtindrà el mateix nombre de mols d’hidrogen que d’àcid sulfúric. A partir, doncs, de l’estequiometria i de la massa molar del H n’obtindrem l’equivalent en grams: 0,19 mol de Al 3 mol de H SO 2 mol de Al 0,28 mol de H 2 4 2 ⋅ = SSO4 40 10⋅ −3 L de H SO ⋅ 1,25 mol = 1 L 0,05 mol de H SO 2 4 2 4 5 g de Al 1mol de Al 27 g de Al 0,19 mol de Al ⋅ = 2Al + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2 (g) 2 mols d’alumini reaccionen amb 3 mols d’àcid sulfúric i donen 1 mol de sulfat d’alumini i 3 mols d’hidrogen 5 g 40 mL, 1,25 M 59. → 0,77 mol de O 32 g de O 1 mol de O 24,6 g de O 2 2 2 2 ⋅ = M (O) 32 g mol 2 = ⋅2 16= →
Sabem que quan un àcid reacciona amb una base neutralitzen els seus efectes. N’hi haurà prou amb afegir 18 g d’hidròxid de alumini a 200 mL d’una dissolució d’àcid sulfúric 1,5 M per tenir un medi neutre?
Determina si, després de la reacció, tindrem un medi àcid o bàsic. 1. Escrivim l’equació química de la reacció i l’ajustem.
2. A sota de cada substància, hi escrivim les dades que coneixem:
3. Expressem la quantitat en mols de les substàncies que reaccionen. Com que coneixem les quantitats de tots dos reactius, el més probable és que un dels dos actuï com a reactiu limitant, i hem de determinar quin:
Determinem el reactiu limitant tot tenint en compte l’estequiometria de la reacció:
Aquesta quantitat és més gran que els 0,3 mols que tenim d’aquesta substància. Per tant, el reactiu limitant és el H2SO4.
I com que sobra Al(OH)3, aleshores tindrem un medi bàsic.
En la combustió d’1 mol de glucosa s’alliberen 2.540 kJ. La major part dels hidrats de carboni es descomponen donant glucosa. Calcula la quantitat d’energia que es produeix en el nostre cos cada cop que metabolitzem 10 g de glucosa (aproximadament la quantitat de sucre que hi ha en un sobret).
61.
0 23, mol de Al(OH) 3 mol de H SO 2 mol de Al(OH) 0 3 2 4 3 ⋅ = ,,345 mol de H SO2 4 200 10⋅ −3L de H SO ⋅ 1,5 mol = 1 L 0,3 mol de H SO 2 4 2 4
→ 18 g de Al(OH) 1mol de Al(OH)
78 g de Al(OH) 0,2 3 3 3 ⋅ = 33 mol de Al(OH)3 M [Al(OH)] ( ) 78 g mol 3 =27+ ⋅3 16+1 = → 2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6 H2O 2 mols d’hidròxid d’alumini reaccionen amb 3 mols d’àcid sulfúric i donen 1 mol de sulfat d’alumini i 6 mols d’aigua 18 g 200 mL, 1,5 M 60. 0,05 mol de H 2 g de H 1 mol de H 0,1 g de H 2 2 2 2 ⋅ =
Fórmula de la glucosa: C6H12O6.
El clor es troba en la naturalesa principalment en forma de clorurs. Podem obtenir clor al laboratori a partir de la reacció:
4 NaCl + 2 H2SO4+ MnO2→ Na2SO4+ MnCl2+ Cl2+ 2 H2O
Calcula el volum de gas clor mesurat a 25 °C i a 1atm que s’obté a partir d’1kg de sal i el volum d’àcid sulfúric 0,5 M que s’ha necessitat.
1 mol 1 mol de clor
1.000 g NaCl · ———— · ———————= 4,27 mol de clor 58,5 g 4 mol NaCl
Calculem el volum de clor obtingut: n · R · T 4,27 · 0,082 · 298
V = ————— = ————————— = 104,4 litres de clor.
P 1
2 mol H2SO4 1 litre
4,27 mol de clor · ——————— · —————= 17,08 litres d’àcid. 1 mol clor 0,5 mol
Quan el carbonat de bari s’escalfa es desprèn diòxid de carboni i queda un residu d’òxid de bari. Calcula:
a) La quantitat de carbonat que es va escalfar si el diòxid de carboni que es va obtenir, recollit en un recipient de 8 L a la temperatura de 150 °C, exercia una pressió de 2,5 atm.
b) Els grams d’òxid de bari que es van obtenir. La reacció que té lloc és:
BaCO3 → BaO + CO2
a) Calculem els mols de diòxid de carboni obtingut: P · V 2,5 · 8 n = ——— = —————— = 0,57 mol R · T 0,082 · 423 1 mol BaCO3 197 g 0,57 mols CO2· ——————— · ————= 112,29 g de carbonat 1 mol CO2 1 mol b) 1mol BaO 153 g 0,57 mols CO2· —————— · ————= 87,21 g de BaO 1 mol CO2 1 mol 63. 62. → 0,056 mol de C H O 2540 kJ 1 mol 141kJ 6 12 6 ⋅ = 10 g de C H O 1mol de C H O 180 g de C H O 0,0 6 12 6 6 12 6 6 12 6 ⋅ = 556 mol de C H O6 12 6→ M (C H O6 12 6)= ⋅6 12+12 1⋅ + ⋅6 16=180 g/mol
Es neutralitzen 250 cm3d’una dissolució d’hidròxid de bari 0,5 M
amb àcid sulfúric diluït, el sulfat de bari obtingut és una sal insoluble. a) Escriu l’equació de la reacció que ha tingut lloc.
b) Quina massa de precipitat hem obtingut.
a) Ba(OH)2 (aq)+ H2SO4 (aq)→ BaSO4 (s)+2 H2O
0,5 mol 1 mol sulfat 233 g
b) 250 cm3· ————— · ——————— · ———— = 29,125 g sulfat
1.000 cm3 1 mol hidròxid 1 mol
En un calorímetre s’han cremat 100 g d’un determinat alcohol. La calor despresa ha escalfat 500 mL d’aigua de 25 °C fins 37 °C. Calcula la calor despresa per l’alcohol.
Dada: la calor específica de l’aigua és 4,2 J · g–1· K–1
a) Q = m · Ce · Δt = 500 g · 4,2 J · g–1 · K–1· (37 − 25)K = 2, 52 · 104J
A la industria aoeronàutica s’utilitza un aliatge format per un 85 % d’alumini i un 15 % en massa de magnesi.
Una mostra de 2,25 grams d’aquest aliatge es fan reaccionar amb un excés d’àcid clorhídric 2M.
Calcula:
a) El volum total d’hidrogen obtingut a 25 °C i 1,01 · 105Pa.
b) El volum de la dissolució d’àcid clorhídric que s’ha necessitat. Les reaccions que tenen lloc són:
Al + 3 HCl → AlCl3+ 3/2 H2 Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2 a) 85 g Al 1 mol 1,5 mol H2 2,25 g · ————— · ———— · ——————= 0,106 mol 100 g 27 g 1 mol Al 15 g Mg 1 mol 1 mol H2 2,25 g · ———— · ——— · ——————= 0,0138 mol 100 g 24,3 g 1 mol Mg
mols totals d’hidrogen obtingut = 0, 119889 ho aproximem a 0,12. n· R · T 0,12 · 0,082 · 298 V = ———— = —————————— = 2,9 litres P 1 b) 85 g Al 1 mol 3 mol HCl 2,25 g · ———— · ——— · ——————= 0,2125 mol HCl 100 g 27 g 1 mol Al 15 g Mg 1 mol 2 mol HCl 2,25 g · ———— · ——— · ——————= 0,276 mol HCl 100 g 24,3 g 1 mol Mg
mols totals de HCl = 0,4885 (ho aproximem a 0,5) 1.000 cm3 0,5 mol HCl · —————= 250 cm3 2 mol 66. 65. 64.
Un tros de ferro de 20 g és exposat a la intempèrie, la seva massa augmenta 1g degut a l’òxid de ferro (III) format. Calcula la massa de ferro que ha quedat sense oxidar.
La reacció que té lloc és: 2 Fe + 3/2 O2 → Fe2O3
1 mol 2 mol Fe 56 g
1g d’òxid · ——— · ————— · ———= 0,7 g de Fe 160 g 1 mol 1 mol
20 g de ferro − 0,7 g que han reaccionat = 19,3 g.
El coure es pot obtenir a partir de l’òxid de coure CuO, fent-lo reaccionar amb carboni grafit (es forma diòxid de carboni).
a) Escriu l’equació de la reacció corresponent.
b) Explica per què és una reacció de desplaçament i també de reducció. c) Calcula els grams de coure que podem obtenir a partir de 350 g d’un
òxid del 72 % de riquesa. a) 2 CuO + C → 2 Cu + CO2
És una reacció de desplaçament perquè podem considerar que el carboni ha desplaçat el coure del seu òxid.
És una reacció redox, ja que l’òxid de coure es redueix (perd oxigen) a coure, i el carboni s’oxida a diòxid de carboni. Des del punt de vista electrònic:
És una reacció redox perquè el Cu2+passa a coure metàl·lic:
Cu2++ 2e → Cu
Els ions coure(II) són els oxidants, ja que guanyen electrons i es redueixen a coure.
El carboni perd electrons, i, per tant, és el reductor: C → C4++ 4 e
c) Calculem els grams de coure:
72 g 1 mol 1 mol Cu 63,5 g
350 g de CuO · ——— · ——— · ————— · ———= 201,28 g 100 g 79,5 g 1 mol CuO 1 mol
El magnesi s’utilitza per a la fabricació de bengales, ja que la seva combustió és molt lluminosa.
Una mostra de 4,5 g de magnesi es fan reaccionar amb 5 dm3d’oxigen
a 25 °C i 1,01 · 105Pa.
Calcula:
a) El reactiu limitant.
b) La massa de l’òxid de magnesi format. 69.
68. 67.
a) La reacció que té lloc:
Mg + O2→ MgO
Calcularem els mols de cada reactiu: 1 mol 4,5 g de Mg · ———= 0,185 mol 24,3 g P · V 5 · 1 n = ——— = —————— = 0,20 mol oxigen R · T 0,082 · 298
El reactiu limitant és el magnesi.
1 mol d’òxid 40,3 g
b) 0,185 mols de Mg · —————— · ————= 7,45 g d’òxid 1 mol Mg 1 mol
Una certa quantitat de ferro reacciona amb 300 mL d’una solució de sulfat de coure (II) al 15 % en massa i densitat 1,05 g · mL–1.
Els productes de la reacció són coure i sulfat de ferro(II). a) Escriu l’equació química corresponent.
b) Escriu la semireacció de reducció i la d’oxidació. c) Indica l’espècie oxidant i la reductora.
d) Calcula la massa de ferro que ha reaccionat. a) Fe + Cu SO4 → Cu + FeSO4
b) Oxidació: Fe → Fe 2++ 2e
Reducció: Cu2++ 2e → Cu
c) Oxidant : Cu2+
Reductor : Fe
1,05 g 15 g sulf. 1 mol 1 mol Fe 56 g d) 300 mL · ———— · ————— · ———— · —————— · ———=
1 mL 100 g 159,5 g 1 mol sulf. 1mol = 16,58 g de ferro.
Volem neutralitzar 100 cm3d’una solució d’hidròxid de sodi 0,2 M
amb un àcid clorhídric 0,5 M.
a) Calcula el volum d’àcid que necessitarem. b) Calcula la massa de la sal formada.
c) Indica quin pH tindrà la solució una vegada s’hagi acabat la neutralització.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
a) Calculem el volum de l’àcid:
0,2 mol 1 mol d’àcid 1.000 cm3
100 cm3NaOH · ————— · —————— · ————— = 40 cm3
1.000 cm3 1 mol NaOH 0,5 mol
71. 70.
1 – 2
